山西焦煤集團(tuán)龐龐塔礦：打造5G+智能礦山的全國(guó)樣板

“我們正在和華為公司技術(shù)專(zhuān)家一起對(duì)齒軌車(chē)無(wú)人化升級(jí)改造項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)，在齒軌車(chē)前后都安裝傳感器，解決其井下不便拐彎調(diào)頭的難題?！比涨?，山西焦煤集團(tuán)霍州煤電呂臨能化公司智能化建設(shè)工作組技術(shù)員劉杰說(shuō)。

據(jù)了解，2019年初，山西焦煤集團(tuán)霍州煤電呂臨能化公司龐龐塔礦開(kāi)始著手和規(guī)劃智能化礦山建設(shè)。同年9月，原國(guó)家煤礦安監(jiān)局正式批復(fù)龐龐塔礦智能化礦山項(xiàng)目為全國(guó)智能礦山建設(shè)示范項(xiàng)目。2020年7月10日，龐龐塔礦井下5G網(wǎng)絡(luò)最后一個(gè)基站調(diào)試成功，標(biāo)志著全國(guó)第一張規(guī)模部署的煤礦井下5G專(zhuān)網(wǎng)建成。

井下智能化工作面

邁入智能化開(kāi)采的3.0時(shí)代

“盡管煤炭生產(chǎn)采用了一些新裝備新工藝，但與其他行業(yè)相比，仍存在礦工勞動(dòng)強(qiáng)度高、安全無(wú)法得到根本保障等問(wèn)題。”在煤礦工作了近30年的呂臨能化公司董事長(zhǎng)王欽浩說(shuō)。

山西焦煤集團(tuán)將龐龐塔礦作為智能礦山建設(shè)的樣板，按照一盤(pán)棋、一張網(wǎng)、一張圖、一朵云、一平臺(tái)的要求對(duì)5G+智能化礦山建設(shè)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。

王欽浩介紹，他到華為公司學(xué)習(xí)后，又先后帶隊(duì)觀摩世界機(jī)器人大會(huì)、參加鄂爾多斯智能裝備展覽會(huì)，初步了解到什么是智能化后，下定決心轉(zhuǎn)變觀念，按照山西焦煤集團(tuán)的指示和建設(shè)方案，下大力氣搞智能化礦山建設(shè)。

不同于在地面，5G信號(hào)在煤礦井下受巷道斷面、起伏度和煤塵等因素影響，技術(shù)落地存在諸多困難。為此，龐龐塔礦先行先試蹚新路。

今年4月15日，龐龐塔礦與聯(lián)通（山西）產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司簽署全國(guó)第一個(gè)5G井下商用合同，開(kāi)始實(shí)施5G工程。

7月10日，龐龐塔礦800米井下成功鋪設(shè)國(guó)內(nèi)井下最長(zhǎng)、達(dá)到100多公里的5G商用網(wǎng)絡(luò)。緊接著，該礦依托5G網(wǎng)優(yōu)勢(shì)搭建起4G、5G、NB-IoT于一體的超融合高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)，144個(gè)5G基站在巷道內(nèi)星羅棋布，形成了萬(wàn)兆級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

“這套5G無(wú)線通信系統(tǒng)通過(guò)了安標(biāo)國(guó)家中心的測(cè)試和認(rèn)證，獲得了全國(guó)第一套煤礦井下專(zhuān)用5G基站認(rèn)證、全國(guó)第一張礦用隔爆兼本安型無(wú)線基站井下防爆證等。”該礦調(diào)度信息中心職工張曉軍介紹。

據(jù)了解，龐龐塔礦5G+智能化礦山建設(shè)是整座礦井體系和系統(tǒng)的智能化。

“國(guó)內(nèi)煤礦智能化開(kāi)采大多處在電液閥控制、記憶截割、一鍵啟停的1.0時(shí)代，龐龐塔礦的智能化礦山建設(shè)則融合了5G、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等最新技術(shù)，直接邁入智能化開(kāi)采的3.0時(shí)代?！眳闻R能化公司智能化礦山項(xiàng)目建設(shè)顧問(wèn)劉春平說(shuō)。

建設(shè)示范性智能化礦井

“發(fā)揮 NB-IoT技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行傳感器無(wú)線化改造，增強(qiáng)了對(duì)煤礦各場(chǎng)景的感知能力；運(yùn)用5G大帶寬提高了井下視頻感知質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了高清視頻實(shí)時(shí)采集分析；安全生產(chǎn)中心、決策指揮中心、綜合集控中心、經(jīng)營(yíng)管理中心已實(shí)現(xiàn)全感知、全聯(lián)接、全智能?！比A為公司5G+智能礦山建設(shè)解決方案組組長(zhǎng)王偉介紹了龐龐塔礦有關(guān)全面感知技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)和推進(jìn)情況。

龐龐塔礦聚焦基礎(chǔ)設(shè)施、全面感知、智能控制、協(xié)同管控等內(nèi)容，將智能化礦山建設(shè)分三步完成：2020年完成基礎(chǔ)設(shè)施和全面感知系統(tǒng)建設(shè)；2021年實(shí)現(xiàn)“五條主線+兩面”地面集中控制，井下每班減少200人；2025年廣泛運(yùn)用機(jī)器人替代人，每班入井人數(shù)少于100人。

“目前，我們與中科院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、華為公司以及知名裝備制造廠家聯(lián)手，合力打造世界領(lǐng)先、國(guó)內(nèi)一流、具有持久保持示范性的智能化礦井?！蓖鯕J浩說(shuō)，只有將5G與大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、云計(jì)算等有效融合，才能建成真正意義的智能化礦山。

今年6月，華為公司將智能化礦山建設(shè)作為新確立的8個(gè)新領(lǐng)域之一立項(xiàng)研發(fā)。6月23日，華為公司組建80人的團(tuán)隊(duì)對(duì)龐龐塔礦智能化礦山建設(shè)進(jìn)行研發(fā)，同時(shí)選派20余名精銳技術(shù)人員組成的技術(shù)攻關(guān)突擊隊(duì)常駐呂臨能化公司，結(jié)合龐龐塔礦實(shí)際情況研發(fā)或改進(jìn)采掘等智能化裝備。呂臨能化公司也相應(yīng)成立智能化工作組，內(nèi)外同時(shí)發(fā)力，抓緊攻關(guān)。

經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保等效益最大化，是智能化礦山建設(shè)的初衷“。常規(guī)新建一個(gè)采煤工作面需投入2億元左右，我們通過(guò)在原來(lái)裝備上進(jìn)行智能化指令植入來(lái)實(shí)現(xiàn)裝備智能，盡量少投入、多收益?！蓖鯕J浩說(shuō)，他們正與煤機(jī)裝備制造廠家進(jìn)行溝通，通過(guò)改進(jìn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè)。

龐龐塔礦首先對(duì)井下各類(lèi)傳感器最大限度地進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸。目前，輪式行走機(jī)器人、固定值守機(jī)器人已在井下投入使用，軌道式巡檢機(jī)器人正在調(diào)試。

“我們正在著力攻克用機(jī)器人支護(hù)取代人工支護(hù)等智能掘進(jìn)難題，努力使回采、掘進(jìn)都實(shí)現(xiàn)智能化?！蓖鯕J浩說(shuō)。

如今，該礦已建成一張5G傳輸網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)包括數(shù)據(jù)治理、應(yīng)用集成平臺(tái)等內(nèi)容的數(shù)據(jù)邊緣計(jì)算中心將完成搭建。

打造技術(shù)、設(shè)備、人才輸出基地

11月20日晚上11點(diǎn)，龐龐塔礦辦公樓10層西南角的辦公區(qū)燈火通明，十幾名年輕人正激烈討論著5G模組適配中存在的問(wèn)題和破解方法。

上述場(chǎng)面正是該礦技術(shù)人員和華為公司技術(shù)攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)挑燈夜戰(zhàn)的真實(shí)寫(xiě)照。華為團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐以來(lái)，該礦技術(shù)人員給他們講解煤礦采、掘、機(jī)、運(yùn)、通等作業(yè)流程和安全生產(chǎn)知識(shí)，華為人員給該礦技術(shù)人員講解信息化、智能化、大數(shù)據(jù)等知識(shí)。他們白天深入井下了解現(xiàn)場(chǎng)情況，晚上優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，配合默契，推動(dòng)智能化礦井建設(shè)朝著目標(biāo)沖刺。

“每天都干到晚上12點(diǎn)左右?！眲偝酝晖盹?，劉杰又回到辦公室開(kāi)始工作。截至目前，齒軌車(chē)過(guò)風(fēng)門(mén)、井下主運(yùn)輸皮帶高清度自動(dòng)配煤、大物及大塊矸石識(shí)別等系列難題已被技術(shù)人員攻克，機(jī)器人打鉆支護(hù)等技術(shù)正在研究。

“每項(xiàng)技術(shù)改造都會(huì)遇到很多問(wèn)題。拿齒軌車(chē)無(wú)人化改造來(lái)說(shuō)，需要解決風(fēng)門(mén)聯(lián)動(dòng)、道岔聯(lián)動(dòng)與驗(yàn)證、障礙識(shí)別與判斷等問(wèn)題。”王偉說(shuō)“，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論、試驗(yàn)，問(wèn)題才最終得以解決?！?/p>

目前，龐龐塔礦5-106工作面的支架電液控改造預(yù)計(jì)在年內(nèi)完成，5G模組也在同步適配中。同時(shí)，龐龐塔礦積極引進(jìn)人工智能技術(shù)、精準(zhǔn)導(dǎo)航與定位技術(shù)、機(jī)器人應(yīng)用等，促進(jìn)系統(tǒng)控制融合，全面支撐井下兩面+五條主線的智能化系統(tǒng)改造和建設(shè)。

“下一步，我們將努力打造同類(lèi)地質(zhì)條件下可復(fù)制、可推廣的智能化建設(shè)模式。依托5G的智能成果應(yīng)用，深化與知名科研院校、優(yōu)秀企業(yè)的戰(zhàn)略合作，形成智能化裝備的研發(fā)、制造、應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈條，打造智能礦山技術(shù)、設(shè)備、人才的輸出基地?！蓖鯕J浩說(shuō)。（本報(bào)記者李侖 通訊員呂靈芝）